Aglomerado de galáxias
Aglomerado MACS J0416
Dois aglomerados em colisão na constelação de Eridano, retratados num composto que soma a luz visível do Hubble ao infravermelho do James Webb.
Crédito ESA/Hubble, NASA, HST Frontier FieldsAcknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland) ESA/Hubble CC BY 4.0
- Tipo
- Aglomerado de galáxiasSIMBAD: ClG
- Distância
- 4,3 bilhões de anos-luzdeclarada pelo publicador da imagem, em 2023
- Constelação
- EridanoEri
- Observado por
- Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope, Chandra
- Imagem publicada
- julho de 2014
- Original do acervo
- 6.753 × 6.484 px44 megapixels
- Desvio para o vermelho
- z = 0,396
Veja Aglomerado MACS J0416 pelo Hubble e pelo James Webb
Os dois fotografaram este objeto, e o resultado não é a mesma imagem em qualidade diferente. O Hubble registra sobretudo a luz que o olho enxerga; o Webb enxerga infravermelho, que atravessa a poeira e mostra o que estava escondido atrás dela. Arraste a divisória e veja a poeira sumir.
Comparar as duas imagens
Crédito ESA/Hubble, NASA, HST Frontier FieldsAcknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Spain), J. D’Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU), and H. Yan (U. Missouri) ESA/Hubble CC BY 4.0
MACS J0416 é o nome curto de MCS J0416.1-2403, um aglomerado de galáxias na constelação de Eridano, com desvio para o vermelho z = 0,396 e distância declarada pelo publicador das imagens em 4,3 bilhões de anos-luz. A sigla MACS vem de um levantamento que vasculhou o céu em raios X procurando aglomerados massivos, e é por isso que boa parte dos alvos desse catálogo acaba sendo também boa lente gravitacional: massa grande é justamente o que produz os dois efeitos.
O campo é um dos mais ricos em arcos entre todos os aglomerados conhecidos. Uma das imagens do acervo se chama, literalmente, caleidoscópio cósmico, e o nome não é exagero de divulgação: contam-se dezenas de riscos curvos e alongados espalhados pelo quadro, cada um deles uma galáxia distante deformada pela massa da frente. Outra imagem do acervo é um mapa de massa do aglomerado feito combinando lente forte e lente fraca.
MACS J0416 também é o alvo de uma das composições mais instrutivas já publicadas: uma imagem única que junta dados do Hubble em luz visível e do James Webb em infravermelho, com quinze filtros somados, de 435 a 4.440 nanômetros. Ela permite explicar de uma vez o que significa a cor numa imagem astronômica, porque cada cor da tela corresponde a uma faixa declarada do espectro.
O que é este aglomerado, afinal?
MACS J0416 é uma concentração de centenas de galáxias ligadas pela gravidade, que os catálogos classificam como ClG. Como acontece em aglomerados massivos, a maior parte da matéria comum não está nas galáxias visíveis e sim num gás rarefeito e muito quente que preenche o espaço entre elas, e a maior parte da massa total é matéria escura.
O sistema não está em repouso. Os mapas de massa e as observações em raios X apontam duas concentrações principais, indicando que o objeto é resultado de um encontro entre dois aglomerados, num estágio em que as peças ainda não se acomodaram numa configuração única. Aglomerados em colisão são preferidos como alvo porque a bagunça é informativa: quando gás e massa se separam, dá para estudar cada componente por métodos diferentes.
A distância declarada de 4,3 bilhões de anos-luz vem do publicador das imagens. A medida direta que sustenta qualquer conversão é o desvio para o vermelho z = 0,396, obtido do espectro das galáxias do aglomerado, e o número em anos-luz depende de escolhas de modelo cosmológico e de definição de distância.
Como se lê a cor de um composto Hubble mais Webb?
A imagem conjunta de 2023 usa quinze filtros de três instrumentos: ACS e WFC3 no Hubble, NIRCam no Webb. O filtro mais curto está em 435 nanômetros, no azul da luz visível. O mais longo está em 4.440 nanômetros, bem dentro do infravermelho. Entre os dois extremos há uma progressão contínua, e o processamento atribui as cores da tela em ordem: o azul da imagem corresponde aos filtros mais curtos, o vermelho aos mais longos.
Com essa regra em mãos, a imagem passa a ser legível. Um objeto que aparece azul emite forte na luz visível e é, tipicamente, uma galáxia com formação estelar em curso e relativamente próxima. Um objeto que aparece vermelho está brilhando principalmente no infravermelho, e existem dois motivos comuns para isso: ou ele está atrás de muita poeira, que absorve o azul e deixa passar o vermelho, ou está tão distante que a expansão do universo esticou toda a luz dele para comprimentos de onda maiores.
Nenhuma parte disso é invenção do processamento. O mapeamento de cada filtro para cada cor está declarado no metadado da imagem, e é essa declaração que permite explicar o que se está vendo sem apelar para impressão pessoal. Chamar a imagem de falsa cor é impreciso: a cor é atribuída, mas o que ela codifica é uma medição real de comprimento de onda.
Por que este campo tem tantos arcos?
A quantidade de imagens distorcidas depende de dois fatores. O primeiro é a massa da lente e o quanto ela está concentrada: quanto mais matéria dentro de um raio pequeno, mais forte a distorção e maior a região do céu em que ela é significativa. O segundo é a sorte estatística de haver muitas galáxias de fundo bem alinhadas atrás dela.
MACS J0416 se sai bem nos dois quesitos, e a geometria de colisão ajuda: um aglomerado alongado, com duas concentrações de massa, produz um padrão de distorção mais espalhado do que uma massa esférica compacta, o que aumenta a área do campo capaz de gerar arcos. Daí o apelido de caleidoscópio.
Cada arco a mais é uma restrição a mais para o modelo de massa. Um único arco fixa pouco; dezenas de imagens múltiplas, com posições e formas medidas, permitem resolver a distribuição de matéria com detalhe. É por isso que aglomerados com muitos arcos são disputados como alvo, mesmo custando tempo de telescópio caro.
O que uma lente natural faz por um telescópio?
Ampliação por lente gravitacional aumenta o brilho aparente da fonte. Na prática, isso equivale a observar com um telescópio de área coletora maior, sem construir espelho nenhum. Fatores de ampliação de algumas dezenas de vezes são comuns em regiões favoráveis de um aglomerado massivo, e há regiões estreitas, junto às linhas onde a distorção diverge, em que a ampliação pode ficar muito maior.
O ganho tem contrapartida. A ampliação não é a mesma em todo o campo e nem sempre é bem conhecida: para transformar o brilho medido de uma galáxia amplificada no brilho real dela, é preciso um modelo de massa do aglomerado, e o modelo tem incerteza. Toda medida feita através de uma lente carrega essa incerteza junto.
Uma das imagens do acervo trata de uma galáxia compacta e fraca no universo primitivo observada através deste aglomerado. É o uso típico: o alvo científico não é o aglomerado e sim o que está muito atrás dele, e o aglomerado entra como instrumento óptico fornecido pela natureza.
Por que voltar tantas vezes ao mesmo campo?
O arquivo MAST registra 1.175 produtos de observação do James Webb e 1.000 do Hubble num raio de 0,02 grau em torno destas coordenadas, além de 2 do GALEX. Repetir observações do mesmo pedaço de céu tem duas motivações distintas, e ambas se aplicam aqui.
A primeira é somar exposição. Empilhar muitas observações reduz o ruído e faz aparecer objeto que uma exposição isolada não registraria. A segunda é o tempo: comparando imagens do mesmo campo feitas em datas diferentes, encontra-se o que mudou. Num campo com lente, o que muda ganha interesse extra, porque a mesma explosão distante pode aparecer em imagens múltiplas que chegam em épocas diferentes, já que os caminhos percorridos pela luz não têm o mesmo comprimento.
Vale a ressalva de sempre sobre esses números: no catálogo de arquivo, uma observação é um produto de dados, não uma noite de telescópio. A contagem serve para comparar interesse relativo entre missões, não para estimar horas de observação.
Os números deste objeto
| Distância | 4,3 bilhões de anos-luzdeclarada pelo publicador das imagens |
|---|---|
| Desvio para o vermelho | z = 0,396SIMBAD |
| Constelação | Eridano (Eri) |
| Identificação principal | MCS J0416.1-2403SIMBAD |
| Classificação | aglomerado de galáxias (ClG)SIMBAD |
| Coordenadas J2000 | AR 64,0349 graus, Dec -24,0724 graus |
| Produtos no arquivo MAST | Webb 1.175, Hubble 1.000, GALEX 2raio de 0,02 grau |
| Imagens no acervo | 12 |
O que reparar nesta imagem
- A quantidade de riscos curvosConte os traços finos e encurvados espalhados pelo campo. Cada um é uma galáxia distante deformada pela massa do aglomerado, e é essa abundância que rendeu o apelido de caleidoscópio.
- Os objetos mais vermelhosNo composto Hubble mais Webb, o vermelho corresponde aos filtros infravermelhos. Objetos avermelhados são, em geral, os mais empoeirados ou os mais distantes do quadro.
- As duas concentrações de galáxiasO aglomerado não tem um centro único e nítido. Repare que as galáxias grandes e amareladas se agrupam em mais de um lugar, sinal do encontro entre dois aglomerados.
- As formas que se repetemManchas com o mesmo contorno em posições diferentes do campo são a mesma galáxia de fundo vista mais de uma vez. Elas são a matéria-prima dos modelos de massa.
Por que esta imagem tem essas cores
Estas cores não são as que seus olhos veriam. Parte da luz registrada está fora da faixa visível, então cada filtro recebeu uma cor para que a informação pudesse aparecer numa tela.
ultravioletainfravermelho e ondas de rádio
- Azulluz visível · ACS · B435 nmolho enxerga
- Verdeluz visível · ACS · G606 nmolho enxerga
- Vermelhoinfravermelho · ACS · I814 nminvisível ao olho
Estes dados vêm do metadado publicado pelo próprio ESA/Hubble junto com a imagem, filtro por filtro. Nada aqui é estimativa nossa.
Que tamanho é isso, de verdade
Cerca de 9,2 recortes como este caberiam lado a lado dentro da Lua cheia. O recorte fotografado mede 3,4 minutos de arco de largura no céu, e a Lua cheia mede cerca de 31 minutos de arco.
A luz desta imagem levou 4,3 bilhões de anos para chegar até o telescópio. Você não está vendo o objeto como ele é hoje, e sim como ele era antes de os primeiros animais complexos surgirem nos oceanos da Terra.
Dá para ver isso daqui?
Agora este objeto está acima do horizonte de São Paulo, SP, bem alto, a 54° de altura, na direção O.
Deste lugar, o ponto mais alto que ele alcança no céu é 89 graus acima do horizonte.
Este objeto não é visível a olho nu. A imagem existe porque um telescópio acumulou luz por muito tempo, com instrumentos que enxergam faixas que o olho humano não alcança.
Quanto já se olhou para aqui
- 1.000registros do Hubble
- 1.175registros do James Webb
- 2registros do GALEX
Contagem de observações arquivadas no Mikulski Archive for Space Telescopes, o repositório público operado pelo Space Telescope Science Institute, para uma busca num raio de 1,2 minutos de arco em torno da coordenada deste objeto. Um registro é um produto de observação, e não uma noite de telescópio nem uma fotografia: uma única campanha científica costuma render dezenas deles. O número serve para comparar a atenção que cada objeto recebeu, não para contar fotos.
O que ainda não se sabe
O modelo de massa de MACS J0416 continua sendo refeito conforme entram mais imagens múltiplas identificadas, e reconstruções independentes divergem no detalhe, especialmente na quantidade e na posição de subestruturas menores dentro do aglomerado. A geometria da colisão, incluindo o ângulo de aproximação e o estágio do encontro, também não é consenso fechado. Além disso, medir a ampliação com precisão continua sendo o principal limitador para usar aglomerados como este a fim de estudar galáxias do universo primitivo: erro no modelo de lente vira erro direto no brilho e no tamanho atribuídos ao objeto de fundo.
Divulgação que só conta o que já está resolvido dá a impressão errada de que a astronomia acabou. Ela não acabou, e este bloco existe para separar o que está estabelecido do que continua em disputa entre pesquisadores.
Uma coisa que quase ninguém sabe
A sigla MACS vem de um levantamento que procurou aglomerados massivos observando o céu em raios X, e não em luz visível. O gás quente entre as galáxias brilha nessa faixa, então procurar por raios X é uma forma de encontrar massa diretamente, sem depender de quantas galáxias brilhantes o aglomerado tem.
Outras imagens deste objeto
Crédito ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA and the HST Frontier Fields team (STScI) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Spain), J. D’Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU), and H. Yan (U. Missouri) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, and G. Ogrean (Stanford University) Acknowledgment: NASA, ESA, and J. Lotz (STScI), and the HFF team ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland), R. Massey (Durham University, UK) and HST Frontier Fields ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland), R. Massey (Durham University, UK), the Hubble SM4 ERO Team, ST-ECF, ESO, D. Coe (STScI), J. Merten (Heidelberg/Bologna), HST Frontier Fields, Harald Ebeling(University of Hawaii at Manoa), Jean-Paul Kneib (LAM)and Johan Richard (Caltech, USA) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, L. Infante (Pontificia Universidad Católica de Chile) ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA/ESA/STScI/CXC, D. Harvey (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland; University of Edinburgh, UK), R. Massey (Durham University, UK), T. Kitching (University College London, UK), and A. Taylor and E. Tittley (University of Edinburgh, UK ESA/Hubble CC BY 4.0
Crédito NASA, ESA, CSA, STScI ESA/Hubble CC BY 4.0
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Créditos das imagens desta página
Todas as imagens deste acervo são publicadas sob licença Creative Commons Attribution 4.0 pelos observatórios que as produziram, e o crédito exigido por cada uma vem abaixo, na íntegra.
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- Galáxia NGC 1232
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Crédito NASA, ESA, ESO, CXC, and D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna) ESA/Hubble CC BY 4.0
- Aglomerado Abell 370
Crédito NASA, ESA, A. Koekemoer, M. Jauzac, C. Steinhardt, and the BUFFALO team ESA/Hubble CC BY 4.0
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- Aglomerado MACS J0717
Crédito NASA, ESA, CXC, NRAO/AUI/NSF, STScI, and R. van Weeren (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) Acknowledgment: NASA, ESA, and J. Lotz (STScI), and the HFF team ESA/Hubble CC BY 4.0
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- Aglomerado Abell S1063
Crédito NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 Acknowledgement: Davide De Martin ESA/Hubble CC BY 4.0
Perguntas frequentes
- O que é o aglomerado MACS J0416?
- MACS J0416, ou MCS J0416.1-2403 no SIMBAD, é um aglomerado de centenas de galáxias na constelação de Eridano, com desvio para o vermelho z = 0,396 e distância declarada pelo publicador das imagens em 4,3 bilhões de anos-luz. O sistema mostra sinais de ser resultado do encontro entre dois aglomerados, e é uma das lentes gravitacionais mais produtivas conhecidas, com dezenas de arcos de galáxias de fundo visíveis no mesmo campo.
- Por que a imagem tem tantos arcos coloridos?
- Cada arco é uma galáxia distante cuja luz foi desviada e esticada pela gravidade do aglomerado que está na frente. MACS J0416 produz muitos arcos porque é massivo, tem a massa distribuída de forma alongada em vez de concentrada num ponto, e tem muitas galáxias bem alinhadas atrás dele. A cor de cada arco depende do filtro em que ele brilha mais, o que dá pistas sobre a distância e a quantidade de poeira da galáxia de origem.
- Como se juntam dados do Hubble e do James Webb numa imagem só?
- Alinhando as imagens no mesmo sistema de coordenadas celestes e atribuindo cada filtro a uma cor da tela, em ordem de comprimento de onda. No composto de MACS J0416 entram quinze filtros, de 435 nanômetros no azul visível do Hubble até 4.440 nanômetros no infravermelho do Webb. Os filtros curtos viram azul, os intermediários viram verde e amarelo, os longos viram vermelho. O mapeamento fica declarado no metadado da imagem.
- A cor da imagem é real?
- Não no sentido de reproduzir a visão humana, já que boa parte dos filtros registra infravermelho, invisível ao olho. Mas a cor também não é arbitrária: ela codifica uma medida física, o comprimento de onda em que o objeto foi registrado. Ler a imagem sabendo dessa regra permite tirar informação real dela, porque um objeto avermelhado indica emissão em comprimento de onda longo, seja por poeira, seja por distância.
- Para que serve usar um aglomerado como lente?
- Serve para enxergar objetos fracos demais para os telescópios atuais. A massa do aglomerado amplia o brilho das galáxias que estão atrás dele, o que equivale a ganhar área coletora sem construir um espelho maior. O custo é que a ampliação varia de ponto a ponto do campo e precisa ser estimada por um modelo de massa, de modo que toda medida feita através da lente herda a incerteza desse modelo.
- Por que os telescópios voltam tantas vezes ao mesmo campo?
- Por dois motivos. Somando muitas exposições, o ruído cai e aparecem objetos que uma única observação não registraria. Comparando imagens feitas em datas diferentes, descobre-se o que variou de brilho no intervalo. Em campos com lente gravitacional a segunda razão pesa mais, porque um mesmo evento distante pode aparecer em várias imagens que chegam em épocas distintas, já que os caminhos percorridos pela luz têm comprimentos diferentes.
- MACS J0416 é o mesmo tipo de objeto que o Aglomerado de Pandora?
- Sim, os dois são aglomerados de galáxias em colisão usados como lentes gravitacionais, e ambos integraram programas de observação profunda do Hubble. As diferenças estão nos números e na complexidade: Abell 2744 tem z = 0,306 e envolve pelo menos quatro peças em choque, enquanto MACS J0416 tem z = 0,396 e mostra principalmente duas concentrações de massa. Os dois ficam em constelações distintas, Escultor e Eridano.
Fontes oficiais
- ESA/Hubble: Condições de uso das imagens do Hubble: licença Creative Commons Attribution 4.0, que permite uso comercial desde que o crédito completo apareça visível e com link ativo.
- ESA/Webb: Mesmas condições para as imagens do James Webb, com o crédito exigido informado imagem por imagem no metadado.
- ESO, Observatório Europeu do Sul: Condições de uso das imagens dos telescópios do ESO no Chile, também sob Creative Commons Attribution 4.0.
- SIMBAD, Centro de Dados Astronômicos de Estrasburgo: Identificação canônica de cada objeto, tipo, coordenadas equatoriais e tamanho aparente. Base operada pelo Observatório Astronômico de Estrasburgo, França.
- Fronteiras das constelações da IAU (Roman 1987): Tabela oficial de fronteiras que define em que constelação cai cada coordenada, usada aqui após precessão para o equinócio B1875,0.
- Astronomy Visualization Metadata (AVM): Padrão que define os campos de comprimento de onda, cor atribuída, escala e coordenada que este acervo lê de cada imagem.
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Como citar esta página
ValorFinal. Aglomerado MACS J0416. Disponível em: https://valorfinal.com.br/astronomia/universo/aglomerado-macs-j0416. Consultado em: 23/08/2026.